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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于PID算法的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 簡(jiǎn)介：
- 本設(shè)計(jì)方案旨在以STC12C4052單片機(jī)和MOS管組成的 H 橋?yàn)橛布A(chǔ)而設(shè)計(jì)的PID算法直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。STC12C4052單片機(jī)能輸出兩路占空比可控的PWM（脈寬調(diào)制）信號(hào)，通過(guò)改變占空比從而達(dá)到直流電機(jī)調(diào)速的目的。測(cè)速傳感器采用霍爾傳感器測(cè)速，通過(guò)單片機(jī)中斷采集傳感器產(chǎn)生的脈沖以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
- 詳細(xì)介紹：
- PID經(jīng)典算法廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，在直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中PID算法起著舉足輕重的作用，直流電機(jī)具有良好的調(diào)速性能,如無(wú)級(jí)調(diào)速、調(diào)速范圍寬、低速性能好、高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、高效率等。近年來(lái)已廣泛應(yīng)用于家電、汽車、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等領(lǐng)域。而本設(shè)計(jì)方案就是以STC12C4052單片機(jī)和MOS管組成的 H 橋?yàn)橛布A(chǔ)而設(shè)計(jì)的PID算法直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。STC12C4052單片機(jī)能輸出兩路占空比可控的PWM（脈寬調(diào)制）信號(hào)，通過(guò)改變占空比從而達(dá)到直流電機(jī)調(diào)速的目的。測(cè)速傳感器采用霍爾傳感器測(cè)速，通過(guò)單片機(jī)中斷采集傳感器產(chǎn)生的脈沖以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
作品專業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 本設(shè)計(jì)旨在利用先進(jìn)的控制手段和算法提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)直流電機(jī)快速加速，減速或反轉(zhuǎn)以及準(zhǔn)確停止，精確調(diào)速的方法。 以STC12C4052單片機(jī)和MOS管組成的 H 橋?yàn)橛布A(chǔ)，通過(guò)STC12C4052單片機(jī)能輸出兩路占空比可控的PWM（脈寬調(diào)制）信號(hào)的特點(diǎn)。輸出控制信號(hào)控制H橋的導(dǎo)通狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的調(diào)速及換向。為保證直流電機(jī)具有良好的調(diào)速性能，本設(shè)計(jì)引入了PID數(shù)字控制算法。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 本設(shè)計(jì)充分利用STC12C4052單片機(jī)具有雙輸出可控PWM信號(hào)的優(yōu)勢(shì)及經(jīng)典數(shù)字PID數(shù)字控制算法的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了對(duì)直流電機(jī)的良好調(diào)速及換向，延長(zhǎng)了直流電機(jī)的使用壽命。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本設(shè)計(jì)提供了一種應(yīng)用現(xiàn)代控制手段和算法實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)良好調(diào)速和換向的方法，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)與生活中的直流電機(jī)的控制具有一定的指導(dǎo)意義。在控制手段和方法不變的情況下修改部分硬件資源可實(shí)現(xiàn)對(duì)大型直流電機(jī)的控制直接應(yīng)用到大型生產(chǎn)環(huán)境中，因此具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
學(xué)術(shù)論文摘要
- PID經(jīng)典算法廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，在直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中PID算法起著舉足輕重的作用，直流電機(jī)具有良好的調(diào)速性能,如無(wú)級(jí)調(diào)速、調(diào)速范圍寬、低速性能好、高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、高效率等。近年來(lái)已廣泛應(yīng)用于家電、汽車、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等領(lǐng)域。而本設(shè)計(jì)方案就是以STC12C4052單片機(jī)和MOS管組成的 H 橋?yàn)橛布A(chǔ)而設(shè)計(jì)的PID算法直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。STC12C4052單片機(jī)能輸出兩路占空比可控的PWM（脈寬調(diào)制）信號(hào)，通過(guò)改變占空比從而達(dá)到直流電機(jī)調(diào)速的目的。測(cè)速傳感器采用霍爾傳感器測(cè)速，通過(guò)單片機(jī)中斷采集傳感器產(chǎn)生的脈沖以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
獲獎(jiǎng)情況
- 2011年4月在"挑戰(zhàn)杯"山東科技大學(xué)第六屆學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中榮獲三等獎(jiǎng)。
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- 【1】吳澤民，王俊，王景。利用單片機(jī)產(chǎn)生PWM信號(hào)的軟件實(shí)現(xiàn)方法。 電子技術(shù)，2008年第01期 【2】陳景賢。單片機(jī)控制的直流電機(jī)PWM調(diào)速控制器設(shè)計(jì)。 湛江師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2008年第03期 【3】林金陽(yáng)，王明福?；贛C51單片機(jī)的直流電機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng)。 長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2009年第03期 【4】高鵬，史曉東，王樂(lè)勇?；贒SP的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計(jì)。 儀器儀表用戶，2010年第01期 【5】孫宜，于向東。經(jīng)濟(jì)型直流電機(jī)PWM閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 煤礦現(xiàn)代化，2006年第04期 【6】蔣洪。基于灰色預(yù)測(cè)PID控制及l(fā)abview的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。測(cè)控技術(shù)，2010年第11期 【7】趙軒，韓毅等?；赑WM控制的模型車用小型直流電機(jī)調(diào)速裝置 。計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2009年第21期
同類課題研究水平概述
- 直流電機(jī)電機(jī)的調(diào)速與換向是目前國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者研究的一個(gè)熱點(diǎn)課題。直流電機(jī)由于具有良好的調(diào)速、轉(zhuǎn)矩大、易換向等優(yōu)點(diǎn)在人們的日常生活及生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，特別在小型家電設(shè)備的控制中的應(yīng)用尤為明顯。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)等的飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外關(guān)于直流電機(jī)的調(diào)速的研究越來(lái)越多，不斷推出新技術(shù)和新方法。 在國(guó)外，脈寬調(diào)制信號(hào)（PWM）源于上世紀(jì)九十年代，其思想源于通信技術(shù)，但隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展使得PWM理論越來(lái)越成熟，其發(fā)展的速度越來(lái)越快速。已經(jīng)取代傳統(tǒng)的可控硅電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。由原先的“電機(jī)控制”“電氣傳動(dòng)”已發(fā)展到“運(yùn)動(dòng)控制”的新階段。于是對(duì)直流電機(jī)的動(dòng)態(tài)調(diào)制出了越來(lái)越高的要求，并迅速推動(dòng)了直流電機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 在國(guó)內(nèi)脈寬調(diào)制信號(hào)（PWM）的理論基礎(chǔ)雖已逐漸成熟，但在應(yīng)用上，國(guó)內(nèi)外差距也很大。PWM調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用是近年來(lái)才開(kāi)始的。但其發(fā)展速度很快，各種算法與控制方法在直流電機(jī)中得到了充分的利用。
